Теневая установка

С 02 В 27 00 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУД АРС ПО ДЕЛА ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ " 1 Я/(56) 1. Зайдель А.Н., Островская Г.В Лазерные методы исследования плазмы. Л., "Наука", 1977, с. 20.2. Васильев А.А. Теневые методы. М., "Наука", 1968, с15-19 (прототип).(54)(57) ТЕНЕВАЯ УСТАНОВКА, содержащая установленные последовательно на оптической оси точечный источник света, коллиматор, объектив, визуализирующую диафрагму, расположенную в фокусе объектива,и регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью одновременной регистрации объекта в различных частях спектра его пространственных частот, в нее введен. второй регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, непрозрачная часть визуализирующей диафрагмы содержит зеркальные участки, а ее плоскость составляет с оптической осью и направлением на второй регистратор равные . Е углы.10940Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более конкретно к оптическим приборам и устройствам для исследования прозрачныхнеоднородностей. 5Известно устройство, использующееметод светящейся точки, в котором исследуемая фазовая неоднородность просвечивается сферической или плоскойсветовой волной, исходящей из точечного источника Г 17.В результате вариаций показателяпреломления световые лучи, проходящие через разные участки неоднородностиотклоняются на разные углы,что 15прйводит к нарушению гомоцентричности исходного светового пучка и перераспределению освещенности на экране.В первом приближении относительныеизменения освещенности экрана определяются второй производной от показателя преломления, проинтегрированной по линии наблюдения, По этойпричине установки, использующие методсветящейся точки, мало пригодны для 25количественных измерений вариаций показателя преломления,Кроме того, с помощью установоктакого типа плохо визуализируютсянеоднородности с малыми градиентами 30показателя преломления,Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности являетсятеневая установка, содержащая установленные последовательно на опти 35ческой оси точечный источник света,коллиматор, объектив, визуализирующую диафрагму, расположенную в фокусе объектива, и регистратор, оптически сопряженный с исследуемымобъектом 1.2 3.В этой установке визуализирующаядиафрагма содержит только прозрачные и непрозрачные участки. При этомдиафрагма может быть выполнена на 45пример, в виде полуплоскости (ножа),которая в отсутствие неоднородности полностью или частично перекрывает изображение источника света.Отклонение лучей исследуемым объектом приводит к смещению изображения ис 50точника и увеличению освещенностисоответствующих участков изображенияобъекта. Освещенность экрана приэтом возрастает прсцторционально угловому отклонению луча в направлении,перпендикулярном кромке ножа. Уголотклонения и интенсивность пропорцио"нальны градиенту показателя преломления, проинтегрированному по линии наблюдения.Таким образом, в зависимости от формы и расположения виэуализирующей диафрагмы объект регистрируется в какой-либо одной определенной части его пространственного спектра, Указанное обстоятельство и является недостатком рассмотренной установки, поскольку при изучении быстропротекающих точно не воспроизводимых процессов возникает необходимость одновременной регистрации объекта в различных частях его пространственного спектра для получения более полных данных о нем. Это обусловлено тем, что некоторые детали лучше визуализируются при регистрации объекта в свете высокочастотной составляющей (темнопольной теневой картины), а другиепри регистрации объекта в свете низкочастотной составляющей (светлопольной картины).Цель изобретения - одновременная регистрация объекта в различных частях спектра его пространственных частот.Поставленная цель достигается тем, что в теневую установку, содержащую установленные последовательно на оптической оси точечный источник света, коллиматор, объектив визуализирующую диафрагму, расположенную в фокусе объектива, и регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, введен второй регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, напрозрачная часть визуализирующей диафрагмы содержит зеркальные участки, а ее плоскость составляет с оптической осью и направлением на второй регистратор равные углы.На фиг. 1 представлена оптическая схема предлагаемой установки и ход лучей в ней; на фиг, 2-10 - различные варианты исполнения ее визуализирующей диафрагмы, где неэаштрихованные участки соответствуют прозрачным участкам диафрагмы, черные - непрозрачным, а заштрихованные - зеркальным.Теневая установка включает установленные последовательно на оптической оси 1 точечный источник 2 света, коллиматор 3, объектив 4, виэуализирующую диафрагму 5, расположенную в фокусе объектива 4, и регистратор б, оптически сопряженный с013 3 1094исследуемым объектом 7, Кроме того,в состав установки входит второйрегистратор 8, также оптически сопряженный с объектом 7. При этом непрозрачная часть диафрагмы 5 содержит5зеркальные участки, а ее плоскостьсоставляет с оптической осью 1 инаправлением 9 на регистратор 8 равные углы,Предлагаемая установка работаетследующим образом.Световые лучи, прошедшие черезисследуемую фазовую неоднородность 7,отклоняются ею на различные углы, ипоэтому их пространственные частотыразличны, Визуализирующая диафрагма5 пространственно разделяет потокиизлучения, имеющие различные пространственные частоты, При этом частьизлучения задерживается непрозрачными участками диафрагмы, часть проходит через прозрачные участки и направляется на первый регистрирующийузел 6, а часть отражается от зеркальных участков и направляется на 25второй регистрирующий узел 8,В зависимости от поставленнойзадачи визуализирующая диафрагма может быть выполнена в различных вариантах. Рассмотрим работу установкипри реализации некоторых из них.Кольцевой зеркальный нож (фиг, 2).В прямом моде лучей регистрируетсякартина в низкочастотной составляющейпространственного спектра, в отраженном - в высокочастотной составляющей.35Частотная граница разделения определяется диаметром отверстия в ноже.Круглый. зеркальный экран на прозрачном слое (фиг. 3). В прямом ходе40лучей регистрируется картина в высокочастотной составляющей пространственного спектра, в отраженном - внизкочастотной составляющей. 45Зеркальный нож - полуплоскость с ребром, проходящим через центр диаф- . рагмы (фиг, 4). В прямом ходе лучей регистрируется картина во всех частотах 1,1 и только в положительных частотах М . В отраженном ходе лучей ре 50 гистрируется картина во всех частотах 4 и только в отрицательных частотах 1 . Картина в прямом ходе лучей и в отраженном будут идентичны только в случае неОднороднос 55 ти, обладающей зеркальной симметрией. При отсутствии таковой картины будут различны. Этот вариант устройства позволяет выявлять симметрию фазовой неоднородности.Непрозрачная пластина с круглыми прозрачными и отражающим участками (фиг. 5-7). При этом в варианте, изображенном на фиг. 5 в прямом ходе лучей регистрируются пространственные частоты М; 1 у = О, в отраженном - частоты 1, 1 у = О. Причем,21 уФ 14 . В варианте, изображенном на фиг. 6, в прямом ходе лучей регистрируются пространственные частотыд, 1 у = О, в отраженном - частоты 1; М .= О. Здесь М= - Мх 2 ф "2т.е. тождественность картин в прямом и отраженном ходе лучей свидетельствует о симметрии неоднородности на частоте 4 хВ варианте, изображенном на фиг. 7, в прямом ходе лучей регистрируются пространственные частотыв отраженном же 4,.При этомНепрозрачная пластина с взаимно перпендикулярными прозрачной и зеркальной полосами (фиг, 8 и 9). В варианте, изображенном на фиг. 8, в прямом ходе регистрируется изображение в пространственных частотах 1 у= 0 (без ограничения спектра 1 ), в отраженном -= 0 (без ограничения спектра М), Вариант, изображен-" ный на фиг,9, аналогичен предыдущему, но с регистрацией не в нулевой частотеВ варианте, изображенном на фиг. 10, картины, зарегистрированные в прямом и отраженном свете, будут одинаковы, если исследуемая неоднородность обладает центральной симметрией. В противном случае картины будут различными.Следует отметить, что при реализации йредлагаемой установки возможна одновременная двухканальная регистрация в двух спектральных диапазонах (за счет введения в каналы регистрации спектрально-селективных фильтров или нанесения спектрально-селективного покрытия на визуализирующую диафрагму).Возможно также использовать сдвиг фазы при отражении от зеркальных участков, вводя таким образом фазовый контраст в отраженную картину. Кроме того, меняя закон изменениякоэффициента отражения (пропускания,поглощения) с координатами, можнополучить ряд других эффектов, в частч4 1094013 изацию теневой тины о стным регис ъекта анств з све пра едактор А. Шан Заказ 3422 38 Тираж 497 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж-Э 5, РаушсПодписноеомитета СССРоткрытийая наб., д, 4/5 ПП "Патент",Ужгород, ул. Проектн алах. бразом,сравне ет одно го изоб частяхпредлага ию с изв ременную ажения о го прост ически б в Кроме того, в зависимости от формы и расположения прозрачных, непрозт- рачных и зеркальных участков визуализирующей диафрагмы устройство позвора-, 5 ляет выявлять симметрию неоднородносв ти, производить аподизацию теневой н- картины в обоих каналах, регистрацию о- теневой картины в разных спектральныхдиапазонах и т.д.